STL之vector的使用
2013-02-05 16:10
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STL之vector的使用 第一部分 使用入门 vector可用于代替C中的数组,或者MFC中的CArray,从许多说明文档或者网上评论,一般一致认为应该多用vector,因为它的效率更高,而且具备很好的异常安全性。而且vector是STL推荐使用的默认容器,除非你知道你有特殊需要,使用vector不能满足你的需求,例如需要容器在 head和tail高效的插入和删除,或者在任何位置高效的删除和插入操作,那么你可能使用deque或者list更加合适。 vector是连续内存容器,换句话说,标准要求所有标准库实现的时候,vector中的元素的内存必须是连续的。所以对于插入和删除的时间复杂度是很高的,因为删除或者插入的时候,需要元素的移动,即元素复制拷贝。 vector的内部实现一般需要用到placement new ,所以效率很高,因为很多的时候,只要我们是使用得到,就可以省去很多的内存分配开销。而且vector的使用,元素可以没有默认的构造函数,但是需要拷贝构造函数的存在,这是使用CArray所无法实现的。 使用原则: 1,尽量使用vector代替C风格的数组或者CArray; 2,尽量使用算法代替手工写的循环; 3,尽量使用vector本身的函数代替其他泛型算法; vector的接口很容易看懂和使用,这里以一些例子来说明vector的用法。 1,填充vector 如果我们想用原始数组的内容填充vector,那么于有很多种方式。我们来一次学习vector的几个方法。 例如我们有数组int v1[10] = {0,1,0,0,3,0,0,4,4,4}; 初始化方式1: vector<int> v2(10); //初始化size为10可以避免数组动态增长的时候不断的分配内存 //v2.reserve(10);//同上,只要使用其中一个就可以了 for( int i=0; i<10; i++ ) { v2.push_back(v1[i]);//增加一个元素 } 初始化方式2: vector<int> v3(&v1[0],&v1[9]);//原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用 初始化方式3: vector<int> v4; v4.reserve(10); v4.insert(v4.begin(), &v1[0], &v[9]); 初始化方式4: vector<int> v5(10); copy(v5.begin(), &v1[0], &v1[9]); 原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用。 初始化方式5: vector<int> v5(v1, v1+10); 原则:尽量使用reserve来减少不必要的内存分配次数。 原则:尽量使用empty而不是size()==0 来判断容器是否为空 有可能我们需要在vector中插入相应的元素 vector<int>::iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3); if( i != v1.end() ) { v1.insert( i, 6 ); } 2,遍历vector 例如有vector<int> v1; void print( int i) { cout << i << endl; } 方式1: for( int i=0; i<v1.size(); i++ ) { print(v1[i]); } 这种方式是我们最熟悉的,但是不够好,写起来不够简洁。而且对于没有随机迭代器的其他容器来说,这样做是办不到的。 方式2: typedef vector<int>:: iterator VIntIterator; VIntIterator end = v1.begin(); for( VIntIterator i=v1.begin(); i != end; ++i ) { print( *i ); } 注意:先计算end有好处,因为不必要每次去重复计算end,vector的end()不是常数时间的,所以先缓存下来能提高效率。写算法的时候尽量使用!=比较迭代器,因为<对于很多非随机迭代器没有这个操作符。 但是这种方式也写起来比较繁琐。 方式3: for_each( v1.begin(), v1.end(), print ); 使用算法写起来简单多了。 使用算法的时候,可以使用函数对象,例如 class OutPut { public: void operator ()( double i ) { std::cout << i; } } for_each( v1.begin(), v1.end(), OutPut ); 3,vector中的删除 删除指定元素 vector<double> v1; //….初始化代码 vector<double>:: iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3.0 ); if( i != v1.end() ) { v1.erase(i); } 这样就真的删除了么指定的元素了么?没有。其实只是内部的元素作了移动,vector的删除的时间复杂度是很高的。所以选择容器的时候,如果需要频繁在中间插入和删除元素,那选择vector就会影响效率了。 注意:插入或者删除操作会使得迭代器失效。 原则:使用erase-remove惯用法删除元素 v1.erase( remove(v1.begin(), v1.end(), 3.0), v1.end() ); 4,vector是否为空 在判断容器是否为空的时候,使用empty()来代替size()是否为了0的检查方式,因为empty更加高效时间复杂度是常数时间的,size()时间复杂度不是常数时间的。 原则:使用empty判断标准容器是否为空 5,vector中的查找 原则:尽量使用标准容器自带的算法代替公共算法。 但是vector中并没有多少自己的算法,倒是list中有remove ,remove_if,sort,reverse等算法。 find find_if 6,使用交换技巧来修正过剩的容量 vector<int> v1; //…初始化v1 //…删除v1中所有的元素 但是这个时候v1的内存容量并不是0,还是很大的一块内存没有释放,如果想清空 用v1.reserve(0);到不到目标,因为reserve只能扩大内存容量,并不能减小。 vector<int> v2; v2.swap(v1); 这个时候就是真的将之内存容量降到最低了。 6,题外话:使用算法及其他技巧 原则:不要使用auto_ptr作为模板参数来建立容器,这会产生意想不到的陷阱,因为auto_ptr的拷贝有特殊的语义 原则:避免使用vector<bool>, 因为它不能当作标准容器来用 copy find_if for_each 原则:尽量使用区间成员函数代替它们的单元素参数兄弟成员函数 区间构造 区间删除 区间赋值 区间插入 原则:使得容器中元素的拷贝操作轻量而正确,拷贝是STL中容器的运行的基本方式,将元素加入到容器,必然保持一个拷贝,容器中的元素不再是原来的那个元素,所以如果将指针加入容器,必须在容器离开作用域以前删除指针所指的对象。 void fun() { vector<object*> v1; ……//插入操作 for( vector<object*> :: iterator i = v1.begin(); i != v1.end(); ++i ) { delete *i; } } 原则:注意对于 vector,任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心。 第二部分 使用错误讨论 vector的语义常被误解,所以经常会出现使用错误 1,案例一 你能发现下面的问题所在么? void func( vector<.int>& v1 ) { v1[0] = 1; //#1 v1.at(0) = 1; //#2 } #1和#2有何区别? void func1( vector<int>& v1 ) { v1.reserve(2); assert( v1.capacity() == 2 ); v1[0] = 1; v1[1] = 2; for( vector<int>::iterator i = v1.begin(); i<v1.end(); i++ ) { cout << *i << andl; } cout << v1[0]; v1.reserve(100); assert(v1.capicity() == 100 ); cout << v1[0]; v1[2] = 3; v1[3] = 4; //…… v[99] = 100; for( vector<int>::iterator i = v1.begin(); i<v1.end(); i++ ) { cout << *i << andl; } } 函数func1存在什么问题(丛风格和代码正确性做出评价)?会打印出什么? 2,案例二 使用vector的时候最容易发生的运行时错误,莫过于迭代器错误 注意:对于 vector,任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心 |
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